[發明專利]一種沖擊試驗裝置

在審

• 申請號: 201710667243.4
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107505215A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 吳志軍;劉洋;錢志成
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及一種混凝土、巖石試件沖擊裝置，特別是涉及一種沖擊試驗裝置。

背景技術

混凝土和巖石作為人類工程中最常用的材料，許多人為以及自然災害都跟它們動態沖擊特性緊密相關。比如，隨著城市危險品倉庫的日益增多，其一旦發生爆炸，產生的鋼筋混凝土碎片在強大爆炸沖擊波荷載作用下，將獲得極高的拋射速度，從而對周圍臨近的建筑物和人造成巨大的傷害。再如，隨著人類對自然環境的擾動加劇，滾石發生的頻率和規模也越來越大，特別是我國西部地區山高谷深，滾石在滑落過程中將獲得極高的沖擊速度，從而對其危害范圍內的各種構筑物以及人群產生極大威脅。因此，為了安全以及減輕損失，有必要對混凝土和巖石的動態沖擊特性，特別是其在不同沖擊速度下對不同沖擊物的沖擊特性(破裂破碎特征以及二次彈射情況)進行全面研究。

霍普金森桿試驗技術是目前研究高應變率下材料力學性能的最主要、可靠的試驗方法，是爆炸與沖擊動力學試驗技術的重要組成部分；若利用現有的霍普金森桿試驗技術研究混凝土和巖石的動態沖擊特性，雖能研究混凝土和巖石的動態力學特性，但該試驗技術不能精確控制沖擊速度，且試驗試件受輸出桿限制無法研究二次彈射特性以及對不同沖擊物的沖擊特性研究；因此，需要設計一種將試驗試件作為主動沖擊物的試驗裝置，且可精確控制試件沖擊速度和產生二次彈射。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現可控制試件發射速度、利用高速攝像機觀察混混凝土或巖石制成的圓柱形試件的動態沖擊特性(破裂破碎特征以及二次彈射情況)的沖擊試驗裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種沖擊試驗裝置，其特征在于：包括發射裝置、單面開口的玻璃罩、設于玻璃罩內的試件擋板和設于玻璃罩外側面的高速攝像機，所述發射裝置包括外圓筒、電動推桿、高強度彈簧和發射筒，所述電動推桿固定安裝于外圓筒的尾端，高強度彈簧安裝于外圓筒內的前端，電動推桿的自由端與高強度彈簧尾端固定相連，高強度彈簧的前端設有一個用于發射的圓盤活塞，發射筒的尾端與外圓筒對接，發射筒的前端正對玻璃罩內的試件擋板，高強度彈簧前端的圓盤活塞可在外圓筒與發射筒組成圓形通道內自由滑動，發射筒內圓盤活塞前端用于放置待測試的圓柱形試件，圓盤活塞的側面設有插孔，所述發射筒的前端部設有可插入插孔內的手動插銷。

作為改進，所述外圓筒為由多個環形板將至少三根長螺紋桿連接在一起組成的圓筒形空間。

作為改進，所述環形板有2-8個，多個環形板在長螺紋桿的長度方向均勻分布。

作為改進，所述長螺紋桿有3-9個，多個長螺紋桿在環形板的環形周向上均勻分布。

作為改進，所述手動插銷包括連桿、插桿和手柄，三者一端固定相連組成Y字型結構，連桿另一端鉸接在外圓筒上，通過手柄推動使得連桿繞鉸接點旋轉，來實現插桿插入或退出圓盤活塞上的插孔，從而實現將圓盤活塞鎖定或解鎖。

作為改進，所述外圓筒前端設有鎖定孔，插桿或手柄上設有可插入鎖定孔中的鎖定銷。

作為改進，所述發射筒前端設有用于穩定整個裝置的平衡支座。

作為改進，所述發射筒前端設有電子測速儀。

作為改進，該沖擊試驗裝置可以用于測試巖石或者混凝土的沖擊破碎以及二次彈射試驗。

本發明具有如下優點：

1.試驗設備組裝簡捷，試驗過程高效，可重復性高，且經濟實惠；

2.混凝土或巖石制成的圓柱形試件沖擊試件擋板的角度可以任意調節，其沖擊速度可通過電動推桿對彈簧器的控制進行調節，并使用高速攝像機拍攝圓柱形試件沖擊試件擋板的全過程，根據試驗結果分析混凝土和巖石動態沖擊特性(破裂破碎特征以及二次彈射情況)；

3.改變混凝土或巖石制成的圓柱形試件沖擊試件擋板的角度和試件擋板的類型可模擬滾石或混凝土爆炸碎片對防護網或障礙物沖擊之后的二次彈射，研究成果可用于降低滾石以及混凝土爆炸碎片二次彈射的危害。

附圖說明

圖1為整個沖擊試驗裝置結構示意圖。

圖2為本發明的發射裝置示意圖。

圖3為發射裝置立體結構示意圖。

圖4為高速攝像機與試件試件擋板示意圖

圖5為電子測速儀的速度顯示儀示意圖。

圖6為手動插銷部分局部放大圖。

圖7為圓柱形試件沖擊瞬間。

圖8為圓柱形試件反彈瞬間。

圖9為圓柱形試件碎片彈射狀態。